ebook System spalania niskotemperaturowego w silniku tłokowym Jacek Hunicz

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2023

Monografia wprowadza czytelnika w zagadnienia zaawansowanych systemów spalania niskotemperaturowego HCCI (ang. homogeneous charge compression ignition) w silnikach tłokowych. HCCI jest to nowa technika spalania umożliwiająca poprawę sprawności silników oraz znaczące ograniczenie emisji substancji szkodliwych. W książce najwięcej uwagi poświęcono rozwiązaniu, w którym wykorzystano wewnętrzną recyrkulację spalin oraz bezpośredni wtrysk paliwa do cylindra. Scharakteryzowano zjawiska wymiany ładunku, tworzenia mieszanki, reformowania paliwa, spalania, powstawania związków toksycznych oraz zmienności cyklicznej procesów roboczych. Zawarto opisy badań empirycznych, modeli matematycznych oraz szczegółowe analizy wyników. Treści zaprezentowano w aspekcie ich praktycznego wykorzystania do sterowania procesami roboczymi w rzeczywistych silnikach. Przedstawione wyniki i rozwiązania mogą być przydatne do zrozumienia i analiz innych szeroko pojmowanych systemów spalania niskotemperaturowego. W monografii tej wiedza jest przedstawiona w sposób ciekawy i zrozumiały dla czytelnika. Książka może być uznana za cenną pomoc dydaktyczną dla studentów, doktorantów i pracowników naukowych, a także za wartościową publikację dla inżynierów pracujących w jednostkach badawczo-rozwojowych. Monografia będzie zatem bardzo ciekawą pozycją o nowatorskim podejściu do zagadnienia. Prof. dr hab. inż. Jerzy Merkisz (z recenzji) Autor jest autorytetem w sprawach spalania paliw w silnikach, zwłaszcza zapłonu samoczynnego mieszanki jednorodnej. Wyniki badań dra hab. inż. Jacka Hunicza są pionierskie nie tylko w skali kraju, lecz także w skali światowej, a przedstawienie tych wyników w manuskrypcie i ich krytyczna ocena stanowią cenne źródło wiedzy. Prof. dr hab. inż. Zdzisław Chłopek (z recenzji)

Spis treści ebooka System spalania niskotemperaturowego w silniku tłokowym

Wykaz skrótowców i oznaczeń 7
1. Wstęp 11
Bibliografia 13
2. Wprowadzenie do systemów spalania niskotemperaturowego 15
2.1. Idea spalania niskotemperaturowego 15
2.2. Systemy spalania niskotemperaturowego 16
2.3. Korzyści w zakresie sprawności silnika i emisji zanieczyszczeń 21
2.4. Wyzwania związane z rozwojem systemów spalania niskotemperaturowego 22
Bibliografia 23
3. Paliwa silnikowe w kontekście spalania niskotemperaturowego 27
3.1. Dostępne surowce, ścieżki technologiczne i właściwości paliw 27
3.2. Wymagania stawiane paliwom 32
3.3. Właściwości samozapłonowe paliw 34
Bibliografia 37
4. System spalania HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin 41
4.1. Sposoby realizacji spalania HCCI 41
4.2. Ujemne współotwarcie zaworów 43
4.3. Obieg rzeczywisty silnika 45
4.4. Zakres pracy silnika HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin 47
Bibliografia 49
5. Wymiana ładunku w silniku o ujemnym współotwarciu zaworów 51
5.1. Przebieg wymiany ładunku 51
5.2. Obliczanie wymiany ładunku 54
5.3. Doświadczalna metoda wyznaczania ilości wewnętrznie recyrkulowanych spalin 56
5.4. Przepływy przez zawory 58
5.5. Charakterystyki wymiany ładunku 59
5.6. Niejednorodność ładunku 65
Bibliografia 68
6. Dostarczanie paliwa i przygotowanie mieszanki 71
6.1. Sposoby zasilania silników HCCI w paliwo 71
6.2. Reformowanie paliwa 72
Pojęcie reformowania oraz sposoby realizacji 72
Teoretyczny opis procesu reformowania paliwa 73
Badania empiryczne efektów chemicznych reformowania paliwa 75
Badania modelowe efektów chemicznych reformowania 82
Efekty termiczne przemiany fazowej i reformowania paliwa 85
Badania efektów cieplnych wtrysku paliwa w czasie UWZ 87
6.3. Uwarstwienie mieszanki 92
Bibliografia 94
7. Procesy spalania niskotemperaturowego 97
7.1. Uproszczony opis spalania paliw węglowodorowych 97
7.2. Fenomenologiczny opis spalania w silniku HCCI 99
7.3. Badania empiryczne na podstawie ciśnienia indykowanego w cylindrze 102
7.4. Uwagi dotyczące modelowania spalania 105
7.5. Cele i metody sterowania spalaniem 107
7.6. Czynniki wpływające na proces spalania 109
Reaktywność paliwa 109
Nadmiar powietrza i reformowanie paliwa 111
Fazy rozrządu i współczynnik recyrkulacji spalin 116
Doładowanie silnika 120
Bezpośredni wtrysk paliwa w czasie UWZ 123
Uwarstwienie ładunku 125
7.7. Spalanie HCCI wspomagane wyładowaniem iskrowym 126
7.8. Szybkość narastania ciśnienia 133
Bibliografia 139
8. Emisja toksycznych składników spalin 143
8.1. Składniki spalin oraz czynniki sprzyjające powstawaniu związków toksycznych 143
8.2. Mechanizmy powstawania związków toksycznych 144
Tlenki azotu 144
Cząstki stałe 146
Tlenek węgla i niespalone węglowodory 148
8.3. Wpływ warunków pracy na emisję toksycznych składników spalin 149
8.4. Wpływ parametrów sterujących na emisję toksycznych składników spalin 152
Nadmiar powietrza i recyrkulacja spalin 152
Doładowanie 154
Reformowanie paliwa w cylindrze 155
Uwarstwienie ładunku 157
Zapłon iskrowy 161
8.5. Wpływ paliwa na emisję toksycznych składników spalin 163
Bibliografia 168
9. Sprawność silników HCCI 171
9.1. Konwersja energii w silniku i źródła strat 171
9.2. Sprawność spalania 172
9.3. Sprawność termodynamiczna 174
9.4. Charakterystyki wybranych strat energetycznych 178
Straty pompowania 178
Straty cieplne 180
Straty związane z bezpośrednim wtryskiem paliwa w czasie UWZ 183
Straty wynikające z przedmuchów czynnika roboczego 187
Bibliografia 190
10. Zmienność cykliczna pracy silnika 191
10.1. Objawy i przyczyny zmienności cyklicznej 191
10.2. Wskaźniki zmienności cyklicznej 192
10.3. Zmienność cykliczna w silnikach HCCI 193
10.4. Deterministyczny charakter zmienności cyklicznej 201
10.5. Identyfikacja mechanizmów zmienności cyklicznej 205
Bibliografia 208
11. Podsumowanie 211
12. Załącznik 215
Bibliografia 225
13. Wykaz rysunków 227
14. Wykaz tabel 235